開啟主選單

求真百科

軟氮化

來自 呢圖網 的圖片

名 稱:軟氮化

又 稱:氮碳共滲或鐵素體氮碳共滲

軟氮化又稱氮碳共滲或鐵素體氮碳共滲。是在500~580℃下對鋼件表面同時滲入氮、碳原子的化學表面熱處理工藝。滲氮為主,滲入少量的碳。按共滲介質狀態分為固體、液體及氣體三類。氣體法易實現機械化、自動化,處理質量穩定,但設備較複雜,適用於大批量生產。[1]

軟氮化又稱氮碳共滲或鐵素體氮碳共滲。是在500~580℃下對鋼件表面同時滲入氮、碳原子的化學表面熱處理工藝。滲氮為主,滲入少量的碳。按共滲介質狀態分為固體、液體及氣體三類。氣體法易實現機械化、自動化,處理質量穩定,但設備較複雜,適用於大批量生產。

目錄

軟氮化的發展

為了縮短氮化周期,並使氮化工藝不受鋼種的限制,近一二十年間在低溫氮化的工藝基礎上發展了軟氮化工藝。軟氮化實質上是以滲氮為主的低溫碳氮共滲,鋼中除了氮原子的滲入,同時,還有少量的碳原子滲入,其處理結果與前述一般氣體氮相比,滲層硬度較低,脆性較小,故稱為軟氮化。

軟氮化方法分為氣體軟氮化和液體軟氮化兩大類。目前國內生產中應用最廣泛的是氣體軟氮化。氣體軟軟氮化是在含有碳、氮原子的氣氛中進行低溫氮、碳共滲,常用用的共滲介質有尿素、甲酰胺和三乙醇胺,它們在軟氮化溫度下發生熱分解反應,產生活性碳、氮原子。活性碳、氮原子被工件表面吸收,通過擴散滲入工件表層,從而獲得以氮為主的碳氮共滲層。Fe-C-N系的共析溫度約為565℃,在此溫度時,氮在a-Fe中具有最大溶解度所以氣體軟氮化溫度常為560~570℃,氮化時間常為2~3h,因為超過2.5h,隨隨時間延長,氮化層深度增加很慢。

軟氮化層組織和性能

由於共滲溫度低,碳在a相中的溶解度僅為氮在a-Fe中溶解度的1/20。因此,鋼鋼經軟氮化後,表面最外層可獲得幾微米至幾十微米的白層,它是由ε相、γ`相和含氮的滲碳體Fe3(C,N)所組成,次層為0.3-0.4mm的擴散層,它主要是由γ`相相和ε相組成。化合物層的性能與碳、氮含量有很大關係。碳含量過高,雖然硬度較高,但接近於滲碳體性能,脆性增加;碳含量低,氮含量高,則趨向於純氮相的性能,不僅硬度降低,脆性反而提高。因此,應該根據鋼種及使用性能要求,控制合適的碳、氮含量。氮碳共滲後應該快冷,以獲得過飽和的固溶體,造成表面殘餘壓應力,可顯著提高疲勞強度。氮碳共滲後,表面形成的化合物層也可顯著提高抗腐蝕性能。

軟氮化的特點

軟氮化具有以下特點:

(1)共滲溫度低,時間短,工件變形小。

(2)工藝不受鋼種限制,碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不鏽鋼、鑄鐵及鐵基粉末冶金材料均可進行軟氮化處理。工件經軟氮化後的表面硬度與氮化工藝及材料有關。

(3)能顯著地提高工件的疲勞極限、耐磨性和耐腐蝕性。在干摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能。

(4)由於軟氮化層不存在脆性ξ相,故氮化層硬而具有一定的韌性,不容易剝落。因此,目前生產中軟氮化已廣泛應用於模具、量具、高速鋼刀具、曲軸、齒輪、氣缸套等耐磨工件的處理。

氣體軟氮化目前存在問題是表層中鐵氮化合物層厚度較薄(0.01-0.02mm),且氮化層硬度梯度較陡,故重載條件下工作的工件不宜採用該工藝。另外,要防止爐氣漏出污染環境。

軟氮化工藝

(1)氣體軟氮化工藝

使用吸熱式(或放熱式)氣加氨,溫度570±10℃,時間1~4h。

(2)液體軟氮化工藝

使用尿素:碳酸鋼:氯化鉀鉀=3:2:2(重量)的鹽浴,通過下列反應得到活性碳、氮原子:

溫度一般為520~580℃,最常用的仍為570℃,時間為0.5~3h,視層深而定。

(3)尿素分子直接分解氣體軟氮化工藝

此法系將尿素的白色結晶粉末直接送入氮化爐,在500℃以上,尿素發生如下分解得到活性碳、氮原子:

(NH2)2CO→CO+2[N]+2H2

其他方法包括三乙醇胺+乙醇混合液滴注,甲洗胺滴注並通氨氣,等等,不再一一列舉。

相關視頻

酸經過液氮後竟然凝結了,而且腐蝕性變弱了!

參考資料

  1. 軟氮化是什麼? , 科易網,2021年7月5日